Elektromagnetik alan ölçümleriyle yeraltındaki nesnelerin tespit edilmesi ve yere nüfuz eden radar (YNR) görüntülerinin elde edilmesi

Abstract

Yere nüfuz eden Radar (YNR) kısaca Yüzey altındaki nesnelerin ve katmanların elektromanyetik teknikler ile algılanması ve konumlandırılması olarak ifade edilebilir. YNR, gömülü kara mayınları, patlamamış askeri mühimmat, güç hatları ve yeraltı katmanları gibi geniş uygulama alanlarına sahiptir. YNR uygulamaları sonrası elde edilen görüntülerde en fazla göze çarpan, hedef merkezli hiperbollerdir. Bu hiperbolleri gidermek ve hedefleri asıl yerlerinde odaklanmış olarak elde etmek asıl amaçtır.Bu çalışmada, YNR da görüntüleme ve odaklama teknikleri incelenmiş ve yeraltının 2 boyutlu (2-B) ve 3 boyutlu (3-B) görüntüleri elde edilmiştir. Bu yapılırken tarama, frekans bölgesinde Frekans Adımlı Sürekli Dalga Radar (SFCW) tekniğiyle gerçekleştirilmiştir. 2-B B-tarama görüntüleri sonrası elde edilen imajların odaklanması için iki adet göç ettirme (migration) algoritması sunulmuştur. Sunulan algoritmaların benzetim sonuçlarını görmek için, sadece homejen ve kayıpsız ortamlarda karışık metal nesnelerden saçılmayı tahmin edebilen ve seken ışın (shooting and bouncing ray (SBR)) tekniğini kullanan Fiziksel Optik (PO) bazlı Yüksek Frekans Saçılma Kodu kullanılmıştır. Daha sonra algoritmalar laboratuar ortamında hazırlanmış deneysel düzenekle elde edilen YNR görüntülerine uygulanarak deneysel sonuçlar incelenmiştir. Son olarak, YNR görüntüleme ve odaklama algoritmaları gerçek toprak uygulamalarında denenmiş ve başarılı bir şekilde odaklanmış YNR görüntüleri elde edilmiştir. Sunulan iki algoritma birbiriyle karşılaştırılarak artı ve eksi yönleri kıyaslanmıştır.Anahtar Kelimeler: SAR, YNR, SFCWR, Odaklama

Ground Penetrating Radar (GPR) can be defined as a detection and identification by electromagnetic techniques of the structures and layers within the ground. GPR has a wide application space, like buried land mines, unexploded military munitions, power lines and subsurface layers. The images which are obtained after the GPR applications, the most noticeable phenomenon is target centered hyperboles. The main aim is to removing these hyperboles and obtaining focused target images with their own location.In this thesis, focusing and imaging techniques for GPR were examined and two dimensional (2-D) and three dimensional (3-D) images of subsurface were obtained. While these were executed, the scanning was performed with the Stepped Frequency Continues Wave (SFCW) Radar techniques. In order to focus images which are obtained after the 2-D B-Scan, there were two migration algorithms presented. In order to understand the results of the simulations of the proposed algorithm, a physical optics (PO) based High Frequency Scattering simulator that can successfully estimate EM scattering from metallic targets only for homogeneous mediums and utilizes the shooting and bouncing ray (SBR) technique were employed. Than the algorithms were applied to the measured GPR images in the laboratory medium and experimental results were examined. Lastly GPR imaging and focusing algorithms were tested in real soil medium and well focused GPR images were obtained successfully. Two utilized algorithms were compared with each other and their positive and negative sides were presented.Key Words: SAR, GPR, SFCWR, Focusing